不确定网络控制系统稳定性分析与控制器设计

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文不确定网络控制系统的稳定性分析与控制器设计作者姓名：指导教师：申请学位级别：杨奎张雪峰副教授东北大学理学院硕士学科类别：理学学科专业名称：系统理论论文提交日期：2011年6月论文答辩Et期：2011年6月学位授予日期：2011年7月答辩委员会主席：弓良存寸砭评阅人：孝茜之、衡违偏东北大学2011年6月万方数据AThesisinSystemsTheorybilityAnalysisandControllerDesignforUncertainNetworkedControlSystemsByYangKuiSupervisor：Ass

2、ociateProfessorZhangXuefengNortheasternUniversityJune2011万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的．论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢二￡E思．学位论文作者签名：掺垄日期：切叽6．o学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文

3、的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅．本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流．作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：两年一导师签名：签字日期：乡2嗽丫刀，伎㈡夔仉饺沙半啤童Z天刀石年：限一．j)一鹳乙口作：年文期半论日位字学签万方数据东北大学硕士学位论文摘要不确定网络控制系统的稳定性分析与控制器设计摘要网络控制系统(NCS)是通过实时网络形成闭环的反馈控制系统．网络控制系统具有布线简单、结构灵活、易于安装与维护、有较高的容错与故障诊断能力等优点．然而，由于网络带宽有限以及信息传输过程中的碰撞，不可避免地导致传输时延、数

4、据包丢失、多包传输以及时序错乱等问题．这些问题的存在影响了系统性能，甚至引起系统不稳定．首先，研究了具有短时变时延网络控制系统的状态反馈镇定问题．建立了一种新的线性离散NCS模型，把回路时延的不确定性转化为被控对象系统方程系数矩阵的不确定性．利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法，给出了网络控制系统渐近稳定性和时延上界、时延变化范围之间的数量关系的充分条件，并设计了状态反馈控制器，该控制器可以使得闭环网络控制系统达到渐近稳定．其次，研究了短时延网络控制系统的保性能控制器设计问题．针对网络控制系统中时延不确定因素，将时延的不确定性转换为系统状态方程

5、系数矩阵的不确定性，网络控制系统对象模型为具有时滞的不确定离散模型．在此模型的基础上，将网络控制系统的保性能控制问题转化为研究时滞的不确定离散系统的鲁棒保性能控制问题．利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法，证明了通过状态反馈控制，使网络控制系统保性能控制的充分条件等价于求解LMI．仿真示例验证了该控制方法的有效性．最后，研究了具有网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统玩状态反馈控制器设计问题．将NCS视为一个时滞系统，基于网络诱导时延上下界构造出一个新的Lyapunov．Krasovskii泛函，然后利用时滞系统理论，锥补线性化方法和矩阵不等式

6、方法，推导出确保系统鲁棒指数渐近稳定同时满足矾性能的状态反馈控制器的设计方法．通过求解凸优化问题，获得网络控制系统及具有非线性扰动的网络控制系统的最大允许时延界．关键词：网络控制系统；网络诱导时延；数据包丢失；稳定性；线性矩阵不等式；保性能控制；H。控制．．III．．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractStabilityAnalysisandControllerDesignforAbstractNetworkedcontrolsystems(NCS)areclosedloopfeedbacksystemsconstitutedbyreal—timenet

7、work．ThereareseveraladvantagesforNCS，whicharegivenasfollows，butnotlimitedtolesswire，lesscostofinstallation，easymaintenance，higherflexibilityandreliability,betterfaultdetectionability,etc．However,someproblemssuchasnetwork-induceddelay,packetdropout，multi-packettransmissionandtimingdis

8、orderareusua